使用ThreadLocal

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多线程是Java实现多任务的基础,Thread对象代表一个线程,我们可以在代码中调用Thread.currentThread()获取当前线程。例如,打印日志时,可以同时打印出当前线程的名字:

// Thread
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
log("start main...");
new Thread(() -> {
log("run task...");
}).start();
new Thread(() -> {
log("print...");
}).start();
log("end main.");
} static void log(String s) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + s);
}
}

Run

main: start main...
Thread-0: run task...
Thread-1: print...
main: end main.

对于多任务,Java标准库提供的线程池可以方便地执行这些任务,同时复用线程。Web应用程序就是典型的多任务应用,每个用户请求页面时,我们都会创建一个任务,类似:

public void process(User user) {
checkPermission();
doWork();
saveStatus();
sendResponse();
}

然后,通过线程池去执行这些任务。

观察process()方法,它内部需要调用若干其他方法,同时,我们遇到一个问题:如何在一个线程内传递状态?

process()方法需要传递的状态就是User实例。有的童鞋会想,简单地传入User就可以了:

public void process(User user) {
checkPermission(user);
doWork(user);
saveStatus(user);
sendResponse(user);
}

但是往往一个方法又会调用其他很多方法,这样会导致User传递到所有地方:

void doWork(User user) {
queryStatus(user);
checkStatus();
setNewStatus(user);
log();
}

这种在一个线程中,横跨若干方法调用,需要传递的对象,我们通常称之为上下文(Context),它是一种状态,可以是用户身份、任务信息等。

给每个方法增加一个context参数非常麻烦,而且有些时候,如果调用链有无法修改源码的第三方库,User对象就传不进去了。

Java标准库提供了一个特殊的ThreadLocal,它可以在一个线程中传递同一个对象。

ThreadLocal实例通常总是以静态字段初始化如下:

static ThreadLocal<User> threadLocalUser = new ThreadLocal<>();

它的典型使用方式如下:

void processUser(user) {
try {
threadLocalUser.set(user);
step1();
step2();
} finally {
threadLocalUser.remove();
}
}

通过设置一个User实例关联到ThreadLocal中,在移除之前,所有方法都可以随时获取到该User实例:

void step1() {
User u = threadLocalUser.get();
log();
printUser();
} void log() {
User u = threadLocalUser.get();
println(u.name);
} void step2() {
User u = threadLocalUser.get();
checkUser(u.id);
}

注意到普通的方法调用一定是同一个线程执行的,所以,step1()step2()以及log()方法内,threadLocalUser.get()获取的User对象是同一个实例。

实际上,可以把ThreadLocal看成一个全局Map<Thread, Object>:每个线程获取ThreadLocal变量时,总是使用Thread自身作为key:

Object threadLocalValue = threadLocalMap.get(Thread.currentThread());

因此,ThreadLocal相当于给每个线程都开辟了一个独立的存储空间,各个线程的ThreadLocal关联的实例互不干扰。

最后,特别注意ThreadLocal一定要在finally中清除:

try {
threadLocalUser.set(user);
...
} finally {
threadLocalUser.remove();
}

这是因为当前线程执行完相关代码后,很可能会被重新放入线程池中,如果ThreadLocal没有被清除,该线程执行其他代码时,会把上一次的状态带进去。

为了保证能释放ThreadLocal关联的实例,我们可以通过AutoCloseable接口配合try (resource) {...}结构,让编译器自动为我们关闭。例如,一个保存了当前用户名的ThreadLocal可以封装为一个UserContext对象:

public class UserContext implements AutoCloseable {

    static final ThreadLocal<String> ctx = new ThreadLocal<>();

    public UserContext(String user) {
ctx.set(user);
} public static String currentUser() {
return ctx.get();
} @Override
public void close() {
ctx.remove();
}
}

使用的时候,我们借助try (resource) {...}结构,可以这么写:

try (var ctx = new UserContext("Bob")) {
// 可任意调用UserContext.currentUser():
String currentUser = UserContext.currentUser();
} // 在此自动调用UserContext.close()方法释放ThreadLocal关联对象

这样就在UserContext中完全封装了ThreadLocal,外部代码在try (resource) {...}内部可以随时调用UserContext.currentUser()获取当前线程绑定的用户名

摘自https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1306581251653666

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